此役击毙敌人当在500名以上，夺缴机枪10余挺，但连长赵炳榜、排长宋发俊、宋长永、孙鸿宾等6人殉国，连长韩永顺、排长潘虎威、刘先科、全金锡等13人受伤，士兵伤亡约百余人。
3月10日早晨6时，日军3000余人在炮火掩护下，向喜峰口两侧阵地猛攻，以一部由董家口向我铁门关阵地进犯，形成包围态势。这时，29军赵登禹、王治邦、佟泽光三个旅，先后到达喜峰口南约20里的滦阳城。赵登禹旅全部以一日行进140华里之行军赶到，直插喜峰口，打退了日军的进攻。敌我双方夹山为阵。敌军炮击3小时后，步兵冲锋而上。29军官兵乘敌炮火中止，冲出阵地反击，击退了来犯之敌。董家口之敌也被37师一部击退。战斗中，赵登禹腿部中弹，仍坚持指挥战斗。“10日一整天，在喜峰口附近激战，几处高地，得而复失，失而复得，来回拉锯，杀声震天”，日军遗尸700多人后退去。
扛刀上阵的中国士兵
二次夜袭
3月11日，战斗在铁门关、喜峰口同时展开。38师113旅于当日上午5时增援铁门关，并向张家店推进。日军随即向铁门关猛攻。战至日暮，29军以一支尖兵向铁门关左翼敌之侧背袭击，敌伤亡甚众，至夜11时始行后退。同日午前7时，敌向喜峰口西侧我阵地发起进攻。激战至午后3时，我军伤亡众多，西侧高地遂为敌占。赵登禹知此高地失守，于我不利，于午后4时令219团拼力反攻。经肉搏近两小时，日落后又将阵地夺回。歼敌三四百名，29军也伤亡300余人。
为了具体鼓励前方作战将士奋勇杀敌，宋哲元命令参谋处定出奖赏办法：“生擒日本人一名，赏洋100元；砍死日本人一名有据者，赏洋50元。”
29军大刀队员们
11日夜，29军进行潘家口外的第二次夜袭。当时，29军副军长秦德纯和在前线负责指挥的37师师长冯治安、38师师长张自忠和前方指挥所旅长何基沣研究了战术问题，鉴于两天来我军伤亡很大，虽然士气高涨，但敌军武器精良，且有空军和炮兵的支援，于是提出了“运用我军的特点，利用夜战、近战”的战术，决定11日夜再次迂回夜袭敌营，并报经宋哲元同意。其部署是：第一线正面交王治邦旅固守，抽调赵登禹、佟泽光两旅分两路从侧面包抄敌军。赵登禹率董升堂、王长海两团，从左翼出潘家口，绕至敌右侧背，攻歼喜峰口西侧高地之敌。佟泽光率李九思、仝瑾莹两团，从右翼经铁门关出董家口，迂回敌左侧背，攻歼喜峰口东侧高地之敌。正面王治邦旅待左右两路得手后，即行出击。
当夜，两路分头出击。我军突入日军炮兵阵地时，敌人正在高卧，猝不及防。29军董升堂团攻入三家子小喜峰口，经过激烈肉搏，将敌骑兵一连、步兵二连全歼，王团占领狼洞子及白台子敌炮兵阵地，共砍杀敌兵600余名。惊醒的日军没来得及起身摸枪，就做了无头之鬼。
在将缴获的敌人铁甲车、炮18门、枪支数千支破坏后，夜袭部队迅速撤退。佟旅行程较远，其王昆山营挺进至白台子以北，将通宽城的凹道破坏堵塞，余部均由铁门关沿长城西侧高地，向西进攻。老婆山敌军见火光冲天，遂驰来应援，救出残敌。及至12日拂晓，赵、佟两旅同敌援军展开激战，将敌打退。这次夜战，歼敌一千五六百人。绕攻部队撤回后，即入休战状态。生还者个个遍身血污，大刀残缺如锯，刀柄和绸布皆被血浆染透。冯治安师长特意赶到喜峰口迎接凯旋的弟兄们，一见面就紧紧地抱在一起，激动得泪如泉涌。
